DE202020005654U1 - shell and tube heat exchanger - Google Patents
shell and tube heat exchanger Download PDFInfo
- Publication number
- DE202020005654U1 DE202020005654U1 DE202020005654.5U DE202020005654U DE202020005654U1 DE 202020005654 U1 DE202020005654 U1 DE 202020005654U1 DE 202020005654 U DE202020005654 U DE 202020005654U DE 202020005654 U1 DE202020005654 U1 DE 202020005654U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- heat exchanger
- tube
- exchanger tubes
- tubes
- tube sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N copper nickel Chemical compound [Ni].[Cu] YOCUPQPZWBBYIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
- F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
- F28F9/162—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by using bonding or sealing substances, e.g. adhesives
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/06—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits having a single U-bend
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
- F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
- F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/02—Fastening; Joining by using bonding materials; by embedding elements in particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/04—Fastening; Joining by brazing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/06—Fastening; Joining by welding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2275/00—Fastening; Joining
- F28F2275/12—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements
- F28F2275/125—Fastening; Joining by methods involving deformation of the elements by bringing elements together and expanding
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Rohrbündelwärmetauscher (1) mit einem umhüllenden Außenmantel (2) sowie zumindest einem Rohrboden (3), die zusammen einen Innenraum (4) des Rohrbündelwärmetauschers (1) definieren, umfassend
- ein Rohrbündel mit einer Vielzahl von Wärmeaustauscherrohren (5), die im Innenraum (4) angeordnet von einem ersten Wärmeübertragerfluid durchströmbar sind und wahlweise durch zusätzliche Stützbleche (6) gestützt werden, wobei die Wärmeaustauscherrohre (5) auf ihrer Außenseite eine Außenberippung (51) aufweisen,
- zumindest einen Einlass (8) am Außenmantel (2), über den ein die Wärmeaustauscherrohre (5) umströmendes zweites Wärmeübertragerfluid in den Innenraum (4) eingeleitet werden kann, und zumindest einen Auslass (9), über den das zweite Wärmeübertragerfluid aus dem Innenraum (4) abgeleitet werden kann,
- wahlweise mindestens einen an dem mindestens einen Rohrboden (3) angeordneten Anschlusskasten (7) zur Verteilung, Umlenkung oder Sammlung des ersten Wärmeübertragerfluids, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Wärmeaustauscherrohre (5) an Durchtrittsstellen (31) mit ihrer Außenberippung (51) in den Rohrboden (3) eintreten oder durch den Rohrboden (3) hindurchtreten, und
- dass an diesen Durchtrittsstellen (31) die Wärmeaustauscherrohre (5) eine stoffschlüssige Verbindung (32) mit dem Rohrboden (3) aufweisen.
Tube bundle heat exchanger (1) with an enveloping outer shell (2) and at least one tube sheet (3), which together define an interior space (4) of the tube bundle heat exchanger (1).
- a tube bundle with a large number of heat exchanger tubes (5), which are arranged in the interior (4) and through which a first heat transfer fluid can flow and are optionally supported by additional support plates (6), the heat exchanger tubes (5) having external ribbing (51) on their outside exhibit,
- At least one inlet (8) on the outer jacket (2) through which a second heat transfer fluid flowing around the heat exchanger tubes (5) can be introduced into the interior (4), and at least one outlet (9) through which the second heat transfer fluid can be discharged from the interior (4) can be derived,
- optionally at least one connection box (7) arranged on the at least one tube plate (3) for distribution, deflection or collection of the first heat transfer fluid, characterized in that
- that the heat exchanger tubes (5) enter the tube sheet (3) at passage points (31) with their outer ribbing (51) or pass through the tube sheet (3), and
- that at these passage points (31) the heat exchanger tubes (5) have a material connection (32) to the tube sheet (3).
Description
Die Erfindung betrifft einen Rohrbündelwärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a tube bundle heat exchanger according to the preamble of
Rohrbündelwärmetauscher dienen dazu, Wärme von einem ersten Fluid auf ein zweites Fluid zu übertragen. Zu diesem Zweck weist ein Rohrbündelwärmetauscher zumeist einen Hohlzylinder auf, in dessen Innerem eine Vielzahl von Rohren angeordnet ist. Eines der beiden Fluide kann durch die Rohre geleitet werden, das andere Fluid durch den Hohlzylinder, insbesondere um die Rohre herum Die Rohre sind mit ihren Enden an einem Rohrboden oder mehreren Rohrböden des Rohrbündelwärmetauschers entlang ihres Umfangs befestigt. Im Zuge des Herstellungsprozesses eines Rohrbündelwärmetauschers werden die Rohre mit ihren Enden beispielsweise stoffschlüssig mit dem Rohrboden verbunden Generell ist es wünschenswert, eine Möglichkeit bereitzustellen, um Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden des Rohrbündelwärmetauschers auf aufwandsarme und kostengünstige Weise in hoher Qualität miteinander zu verbinden.Shell and tube heat exchangers are used to transfer heat from a first fluid to a second fluid. For this purpose, a shell-and-tube heat exchanger usually has a hollow cylinder inside which a large number of tubes are arranged. One of the two fluids can be passed through the tubes, the other fluid through the hollow cylinder, in particular around the tubes. The ends of the tubes are fastened to a tube sheet or several tube sheets of the tube bundle heat exchanger along their circumference. In the course of the manufacturing process of a tube bundle heat exchanger, the ends of the tubes are connected to the tube sheet, for example with a material fit.
Aus der Druckschrift WO 2017/ 025 184 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden von Rohren eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden beschrieben. Die Rohre und der Rohrboden sind jeweils aus Aluminium oder einer AluminiumLegierung gefertigt und werden mittels Laserschweißens mit dem Rohrboden stoffschlüssig verbunden. Die Intensität des erzeugten Laserstrahls liegt dabei über 1 MW/cm2. Auch ist angedacht, dass die Rohre des Rohrbündelwärmetauschers mit dem Rohrboden vor dem Laserschweißen formschlüssig verbunden werden.The publication WO 2017/025 184 A1 describes a method for connecting tubes of a tube bundle heat exchanger to a tube sheet. The tubes and the tube sheet are each made of aluminum or an aluminum alloy and are bonded to the tube sheet by means of laser welding. The intensity of the generated laser beam is over 1 MW/cm2. It is also considered that the tubes of the tube bundle heat exchanger are positively connected to the tube sheet before the laser welding.
Der herzustellende Rohrbündelwärmetauscher weist in seinem gefertigten, betriebsbereiten Zustand eine Vielzahl von Rohren auf, die im Inneren eines Hohlzylinders angeordnet sind. Der Rohrboden kann als eine Platte ausgebildet sein und weist Bohrungen auf, welche in ihrem Durchmesser im Wesentlichen den Außendurchmessern der Rohre entsprechen Jedes Rohr ist mit einem seiner Enden jeweils an einer dieser Bohrungen befestigt.In its finished, ready-to-operate state, the tube bundle heat exchanger to be manufactured has a large number of tubes, which are arranged inside a hollow cylinder. The tube sheet can be designed as a plate and has bores whose diameter essentially corresponds to the outer diameter of the tubes. Each tube is fastened with one of its ends to one of these bores.
Die Rohre können innerhalb des Hohlzylinders als Geradrohr-Wärmetauscher geradlinig verlaufen In diesem Fall sind zwei Rohrböden vorgesehen, welche an gegenüberliegenden Enden des Geradrohr-Wärmetauschers angeordnet sind. Jedes Rohr ist mit jeweils einem seiner Enden dabei an jeweils einem dieser zwei Rohrböden befestigt.The tubes can run in a straight line within the hollow cylinder as a straight-tube heat exchanger. In this case, two tube sheets are provided, which are arranged at opposite ends of the straight-tube heat exchanger. Each tube is attached with one of its ends to one of these two tube sheets.
Die Rohre können innerhalb des Hohlzylinders auch als U-Rohr-Wärmetauscher U-förmig verlaufen Ein derartiger U-Rohr-Wärmetauscher weist üblicherweise nur einen Rohrboden auf. Da die Rohre in diesem Fall U-förmig gebogen sind, können sie jeweils mit ihren beiden Enden an demselben Rohrboden befestigt werdenThe tubes can also run in a U-shape within the hollow cylinder as a U-tube heat exchanger. Such a U-tube heat exchanger usually has only one tube plate. In this case, since the tubes are bent into a U-shape, they can be attached to the same tube plate at both ends
Aus der
Des Weiteren ist aus der Druckschrift WO 2017/ 125 253 A1 ein Verfahren zum Verbinden von Rohren eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden bekannt. Die Rohre werden mittels Laserschweißen mit dem Rohrboden stoffschlüssig verbunden. Zur Verbindung wird ein Laserstrahl erzeugt und auf eine zu schweißende Stelle in einem Verbindungsbereich zwischen Rohr und Rohrboden fokussiert. Hierbei wird der Laserstrahl derart bewegt, dass er eine erste Bewegung über den Verbindungsbereich hinweg und eine der ersten Bewegung überlagerte zweite Bewegung vollzieht, die unterschiedlich zu der ersten Bewegung ist. Durch die zweite Bewegung wird gezielt die Schmelzbaddynamik beeinflusst und eine entstehende Dampfkapillare vorteilhaft modifiziert.Furthermore, a method for connecting tubes of a tube bundle heat exchanger to a tube plate is known from publication WO 2017/125 253 A1. The tubes are firmly bonded to the tube sheet by means of laser welding. For the connection, a laser beam is generated and focused on a point to be welded in a connection area between tube and tube sheet. Here, the laser beam is moved in such a way that it completes a first movement across the connection area and a second movement that is superimposed on the first movement and that is different from the first movement. The second movement specifically influences the melt pool dynamics and advantageously modifies a vapor capillary that is created.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Rohre eines Rohrbündelwärmetauschers mit einem Rohrboden zuverlässig und in aufwandsarmer Weise in hoher Qualität zu verbindenThe object of the invention is to connect tubes of a tube bundle heat exchanger to a tube plate reliably and with little effort and with high quality
Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.The invention is represented by the features of
Die Erfindung schließt einen Rohrbündelwärmetauscher mit einem umhüllenden Außenmantel sowie zumindest einem Rohrboden ein, die zusammen einen Innenraum des Rohrbündelwärmetauschers definieren. Der Rohrbündelwärmetauscher umfasst ein Rohrbündel mit einer Vielzahl von Wärmeaustauscherrohren, die im Innenraum angeordnet von einem ersten Wärmeübertragerfluid durchströmbar sind und wahlweise durch zusätzliche Stützbleche gestützt werden, wobei die Wärmeaustauscherrohre auf ihrer Außenseite eine Außenberippung aufweisen. Der Rohrbündelwärmetauscher umfasst zumindest einen Einlass am Außenmantel, über den ein die Wärmeaustauscherrohre umströmendes zweites Wärmeübertragerfluid in den Innenraum eingeleitet werden kann, und zumindest einen Auslass, über den das zweite Wärmeübertragerfluid aus dem Innenraum abgeleitet werden kann. Der Rohrbündelwärmetauscher umfasst wahlweise mindestens einen an dem mindestens einen Rohrboden angeordneten Anschlusskasten zur Verteilung, Umlenkung oder Sammlung des ersten Wärmeübertragerfluids. Die Wärmeaustauscherrohre treten an Durchtrittsstellen mit ihrer Außenberippung in den Rohrboden ein oder durch den Rohrboden hindurch An diesen Durchtrittsstellen weisen die Wärmeaustauscherrohre eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Rohrboden auf. Dadurch grenzt die Außenberippung folglich auch unmittelbar an die Rohrbodenwandung an oder tritt mit dieser in Kontakt.The invention includes a tube bundle heat exchanger with an enclosing outer shell and at least one tube sheet, which together define an interior space of the tube bundle heat exchanger. The tube bundle heat exchanger comprises a tube bundle with a plurality of heat exchanger tubes arranged in the interior through which a first heat transfer fluid can flow and are optionally supported by additional support plates, the heat exchanger tubes having external ribbing on their outside. The tube bundle heat exchanger comprises at least one inlet on the outer shell, through which a second heat exchanger fluid flowing around the heat exchanger tubes can be introduced into the interior, and at least one outlet through which the second heat exchanger fluid from the Interior can be derived. The tube bundle heat exchanger optionally includes at least one connection box arranged on the at least one tube plate for distribution, deflection or collection of the first heat transfer fluid. At passage points, the heat exchanger tubes enter the tube sheet with their outer ribbing or through the tube sheet. At these passage points, the heat exchanger tubes have an integral connection with the tube sheet. As a result, the outer ribbing is also directly adjacent to the tube sheet wall or comes into contact with it.
Mit anderen Worten: Die Wärmeaustauscherrohre weisen innerhalb der Durchtrittsstellen, an denen sie in einen Rohrboden ein oder durch einen Rohrboden hindurchtreten eine Außenberippung auf. Diese Außenberippung wird durch das Material für eine stoffschlüssige Verbindung umschlossen und so ein Durchtritt von Gas oder Flüssigkeit hermetisch abgedichtet. Zum reinen Stoffschluss können auch Kombination zusammen mit Kraftschluss und Formschluss in vorteilhafter Weise eingesetzt werden.In other words: the heat exchanger tubes have external ribbing within the passage points at which they pass into a tube sheet or through a tube sheet. This outer ribbing is surrounded by the material for a material connection and the passage of gas or liquid is thus hermetically sealed. For a pure material connection, combinations together with a force fit and a form fit can also be used in an advantageous manner.
Zur Außenberippung kann ein Wärmeaustauscherrohr zudem wahlweise eine Innenstruktur aufweisen. Die Innenstruktur kann in Gestalt einer innen umlaufenden Helix mit einem vorgegebenen Drallwinkel ausgeführt sein. Für den Fall, dass die Außenseite der Wärmeaustauscherrohre eine spiralig umlaufende Außenberippung aufweist, kann die Steigung der umlaufenden Außenberippung gleich, geringer oder größer als die durch den Drallwinkel vorgegebene Steigung der umlaufenden Helix ausgebildet sein. Beide Strukturen können sich folglich dahingehend unterscheiden, dass zur stoffschlüssigen Verbindung der Außenseite eines Wärmeaustauscherrohres mit der Behälterwandung die Gestaltung der Außenberippung und der Innenstruktur unabhängig voneinander gestaltet und so optimiert werden können.For external ribbing, a heat exchanger tube can also optionally have an internal structure. The internal structure can be designed in the form of an internally circumferential helix with a predetermined helix angle. In the event that the outside of the heat exchanger tubes has spiral outer ribbing, the pitch of the encircling outer ribbing can be the same as, less than or greater than the pitch of the encircling helix predetermined by the twist angle. The two structures can consequently differ in that for the integral connection of the outside of a heat exchanger tube to the container wall, the design of the external ribbing and the internal structure can be designed independently of one another and can thus be optimized.
Zur Optimierung des Wärmeaustauschs sind beiden Strukturen jedoch gewisse Grenzen vorgegeben So liegt das Verhältnis der maximalen Strukturhöhe der Außenberippung und der maximalen Strukturhöhe der Innenstruktur für Verflüssigerrohre bevorzugt im Bereich von 1,25 bis 5 und für Verdampferrohre bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2.To optimize the heat exchange, however, both structures are subject to certain limits. The ratio of the maximum structure height of the outer ribbing and the maximum structure height of the inner structure is preferably in the range from 1.25 to 5 for condenser tubes and preferably in the range from 0.5 to 2 for evaporator tubes.
Vor allem Investitionskosten sollen gespart werden, da die erfindungsgemäßen Rohrbündelwärmetauscher wesentlich kompakter gebaut werden können. Hierbei reicht die Außenberippung bis an den Rohrboden heran, wodurch die Anzahl der Wärmeaustauscherrohre pro Einheit deutlich reduziert werden kann. Je nach Anforderung ermöglichen die Rippenrohre einen effizienteren Energieeinsatz oder die Reduzierung von Füllmengen, was die Betriebskosten senkt.Above all, investment costs are to be saved, since the tube bundle heat exchanger according to the invention can be built much more compactly. The outer ribbing extends to the tube sheet, which means that the number of heat exchanger tubes per unit can be significantly reduced. Depending on the requirements, the finned tubes enable more efficient use of energy or the reduction of filling quantities, which lowers operating costs.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine stoffschlüssige Verbindung der Wärmeaustauscherrohre mit den Rohrböden besonders zuverlässig und aufwandsarm in hoher Qualität erzielt wird. Erfindungsgemäß tritt ein Wärmeaustauscherrohr mit seiner außenseitigen Außenberippung in den Rohrboden ein oder durch den Rohrboden hindurch. An die stoffschlüssige Verbindung der Rohre mit dem Rohrboden verbleibt dann unmittelbar angrenzend die Außenberippung erhalten. Dies hat den besonderen Vorteil, dass im Inneren des Rohrbündelwärmetauschers die Wärmeaustauscherrohre für eine effiziente Wärmeübertragung eine durchgängige Außenberippung aufweisen.The invention is based on the consideration that an integral connection of the heat exchanger tubes to the tube sheets is achieved in a particularly reliable and low-cost manner with high quality. According to the invention, a heat exchanger tube with its external ribbing on the outside enters the tube sheet or passes through the tube sheet. The outer ribbing then remains immediately adjacent to the material connection of the tubes with the tube sheet. This has the particular advantage that inside the tube bundle heat exchanger, the heat exchanger tubes have continuous external ribbing for efficient heat transfer.
Vorteilhafterweise kann die stoffschlüssige Verbindung gasdicht und druckbeständig ausgeführt sein. Über die Funktionen hinsichtlich mechanischer Stabilität verbunden mit einer effizienten Wärmeübertragung hinaus ist eine hermetische Abdichtung zur Verhinderung eines Fluidaustausches mit der Umgebung in jedem Betriebsmodus wichtig.Advantageously, the material connection can be gas-tight and pressure-resistant. In addition to the mechanical stability features associated with efficient heat transfer, hermetic sealing to prevent fluid exchange with the environment is important in any mode of operation.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Wärmeaustauscherrohre in den Durchtrittsstellen einen Rohrinnendurchmesser D2 auf, der größer ist als der Rohrinnendurchmesser D1 der Wärmeaustauscherrohre außerhalb der Durchtrittsstellen.In an advantageous embodiment of the invention, the heat exchanger tubes in the points of passage have an inside diameter D2 that is larger than the inside diameter D1 of the heat exchanger tubes outside of the points of passage.
Wenn die Wärmeaustauscherrohre innerhalb der Durchtrittsstellen, an denen sie in den Rohrboden ein oder durch den Rohrboden hindurchtreten immer noch eine Außenberippung aufweisen, liegt verfahrensseitig eine Aufweitung des Wärmeaustauscherrohres mit der Folge eines vergrößerten Durchtrittsinnendurchmessers D2 zugrunde. Durch eine Aufweitung wird dann innerhalb einer Durchtrittsstelle die Außenberippung gequetscht. Dennoch sorgt die stoffschlüssige Verbindung letztendlich für eine stabile hermetische Abdichtung.If the heat exchanger tubes still have external ribbing within the passage points at which they enter or pass through the tube sheet, the process is based on a widening of the heat exchanger tube with the result of an enlarged inner passage diameter D2. The outer ribbing is then squeezed within a penetration point by a widening. Nevertheless, the material connection ultimately ensures a stable hermetic seal.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung können die Wärmeaustauscherrohre in einen Rohrboden gelötet, geklebt oder geschweißt sein. Zu den genannten bevorzugten Verbindungsarten können auch weitere hinzutreten, welche die Wärmeaustauscherrohre mittels einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Rohrboden zuverlässig fügen.In an advantageous embodiment of the invention, the heat exchanger tubes can be soldered, glued or welded into a tube sheet. In addition to the preferred types of connection mentioned, others can also be added which reliably join the heat exchanger tubes to the tube sheet by means of a materially bonded connection.
Prinzipiell kann die Außenberippung auf der Außenseite der Wärmeaustauscherrohre bevorzugt in umfänglicher Richtung oder in axialer Richtung parallel zur Rohrachse verlaufen. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Außenseite der Wärmeaustauscherrohre eine spiralig umlaufende Außenberippung aufweisen. Bei einer spiraligen Außenberippung muss lediglich ein Restspalt und der spiralig mit einer Außenberippung umlaufende Kanal durch die stoffschlüssige Verbindung zuverlässig abgedichtet werden.In principle, the outer ribbing on the outside of the heat exchanger tubes can preferably run in the circumferential direction or in the axial direction parallel to the tube axis. In an advantageous embodiment of the invention, the outside of the heat exchanger tubes can have a spiral lig circumferential outer ribbing. In the case of spiral external ribbing, only a residual gap and the channel that runs around spirally with external ribbing must be reliably sealed by the material connection.
Auch wenn regelmäßig für die Wärmeaustauscherrohre ein geeignetes einheitliches Material bevorzugt ist, kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mindestens ein erstes Wärmeaustauscherrohr aus einem ersten Material bestehen und mindestens ein zweites Wärmeaustauscherrohr aus einem zweiten Material bestehen, welches sich vom ersten Material unterscheidet. Hinsichtlich der mechanischen Stabilität können Stahlrohre mit besonders hoher Festigkeit einen besonderen Vorteil bieten. Kupferrohre bewirken hingegen eine Optimierung hinsichtlich einer effizienten Wärmeübertragung. Auch andere Materialien, wie beispielsweise Titan, Aluminium, Aluminiumlegierungen sowie Kupfer-Nickel-Legierungen kommen in Betracht.Even if a suitable uniform material is generally preferred for the heat exchanger tubes, in an advantageous embodiment of the invention at least one first heat exchanger tube can consist of a first material and at least one second heat exchanger tube can consist of a second material which differs from the first material. With regard to mechanical stability, steel pipes with particularly high strength can offer a particular advantage. Copper tubes, on the other hand, result in optimization with regard to efficient heat transfer. Other materials such as titanium, aluminum, aluminum alloys and copper-nickel alloys can also be considered.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the schematic drawings.
Darin zeigen:
-
1 schematisch eine Seitenansicht eines Rohrbündelwärmetauschers, -
2 schematisch eine Frontansicht eines Ausschnitts eines Rohrbodens mit Durchtrittsstelle, und -
3 schematisch einen senkrechten Schnitt des Rohrbodens in der Ebene der Durchtrittsstelle der Wärmeaustauscherrohre.
-
1 schematically a side view of a tube bundle heat exchanger, -
2 schematically shows a front view of a section of a tube sheet with passage point, and -
3 schematically a vertical section of the tube sheet in the plane of the point of passage of the heat exchanger tubes.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Rohrbündelwärmetauschershell and tube heat exchanger
- 22
- Außenmantelouter jacket
- 33
- Rohrbodentube sheet
- 3131
- Durchtrittsstellenpassage points
- 3232
- stoffschlüssige Verbindungmaterial connection
- 3333
- Rohrbodenwandungtube sheet wall
- 44
- Innenrauminner space
- 55
- Wärmeaustauscherrohrheat exchanger tube
- 5151
- Außenberippungexternal ribbing
- 66
- Stützblechgusset
- 77
- Anschlusskastenjunction box
- 88th
- Einlassinlet
- 99
- Auslassoutlet
- D1, D2D1, D2
- Rohrinnendurchmesserpipe inside diameter
- Pfeilarrow
- Fluidflussfluid flow
- A-AA-A
- Schnittliniecutting line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102006031606 A1 [0007]DE 102006031606 A1 [0007]
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202020005654.5U DE202020005654U1 (en) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | shell and tube heat exchanger |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202020005654.5U DE202020005654U1 (en) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | shell and tube heat exchanger |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE202020005654U1 true DE202020005654U1 (en) | 2021-12-09 |
Family
ID=79021450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE202020005654.5U Active DE202020005654U1 (en) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | shell and tube heat exchanger |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202020005654U1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006031606A1 (en) | 2006-07-06 | 2008-01-17 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heat exchanger for cooling of exhaust gas for motor vehicle, has base exhibiting tapering device for tapering base depth within region of connection of base and flow channel, where base accommodates flow channel |
-
2020
- 2020-11-17 DE DE202020005654.5U patent/DE202020005654U1/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006031606A1 (en) | 2006-07-06 | 2008-01-17 | Behr Gmbh & Co. Kg | Heat exchanger for cooling of exhaust gas for motor vehicle, has base exhibiting tapering device for tapering base depth within region of connection of base and flow channel, where base accommodates flow channel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3163242B1 (en) | Indirect charge-air cooler | |
DE2810275A1 (en) | HEAT EXCHANGER | |
DE4442040A1 (en) | Heat exchanger with a manifold | |
EP3585509B1 (en) | Heat exchanger and reactor | |
DE112015003055T5 (en) | HEAT EXCHANGERS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
EP1906130A2 (en) | Heat exchanger for cooling exhaust gas, method for manufacturing a heat exchanger | |
DE102004002252B4 (en) | Heat exchanger for vehicles | |
DE102006002932A1 (en) | Heat exchanger tube has internal chamber extends from center of tube past location to interior surface of second narrow side | |
DE102015102311A1 (en) | Shell and tube heat exchanger | |
DE10348141B3 (en) | Inner heat exchanger for high pressure cooling medium providing dual function as accumulator and cooling medium collector | |
DE1932027A1 (en) | Heat exchanger | |
DE202020005654U1 (en) | shell and tube heat exchanger | |
EP1469085A1 (en) | Cooling plate for a metallurgical vessel | |
DE19654363B4 (en) | Exhaust gas heat exchanger for an internal combustion engine | |
DE2822743C2 (en) | ||
WO2009152988A1 (en) | Header adapter assembly made from mixed materials | |
WO2022106045A1 (en) | Tube bundle heat exchanger | |
EP1668304B1 (en) | Heat exchanging unit for motor vehicles | |
DE3320956A1 (en) | Tubular heat exchanger for recovering thermal energy from exhaust gases | |
EP1114975A2 (en) | Spiral heat exchanger | |
WO2007014561A1 (en) | Heat exchanger for vehicles and process for producing the same | |
WO2019229148A1 (en) | Heat exchanger | |
DE2853566A1 (en) | COLLECTOR OF VARIABLE DIMENSIONS FOR A HEAT EXCHANGER SUITABLE FOR LARGE WORKING PRESSURES | |
DE102021131552B3 (en) | Process for manufacturing a flat tube | |
DE102010000421B4 (en) | Tube bundle heat exchanger |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |